为加速学校发展，适应大规模经济建设需要，1950年11月14日，中央人民政府教育部批准山东工专改名为山东工学院，1951年6月13日，山东省人民政府鲁（51）字第326号令：“接华东军政委员会指示，决定将山东省立工业专科学校改为山东工学院，并经本府委员会第六次会议通过，由本府工业厅冯平厅长任工学院院长，张协和任副院长”。学校改为山东工学院时领导关系为华东军政委员会教育部委托山东省文教厅、工业厅代管。学校设有党组，张协和任党组书记。
1952年夏，中央教育部决定“以培养工业建设人才和师资为重点，发展专门学院，整顿和加强综合大学，以华北、东北、华东为重点，进行全国高等院校院系调整工作”。从下半年开始，中央教育部对全国高等院校进行了院系调整。根椐方案要求，学校承担了建设4个系11个专业的任务：机械工程系设机械制造、金相热处理及其车间设备本科，金工、金相热处理专修科；电机工程系设发电厂配电网及配电系统、无线电通讯广播本科，发电厂电机、有线电工程专修科；化学工程系设无机物工学本科；自动车工程系设拖拉机专业本科，汽车维护与检修专修科。山工的土木工程系、纺织工程系调至新成立的青岛工学院。与此同时，山东大学工学院机械、电机两系的师资、设备、学生调入机械工程系、电机工程系。这次调整使学校由6个系减为4个系，但调整后的教师队伍得到加强和充实，教师中有不少人曾在英、美、德、日、比等国留过学，获得各种学位，各有所长，各有所专，他们长期从事高等教育工作，教学经验丰富，颇受学生尊崇和欢迎。这次全国规模的院系调整，学校的师资水平达到了建校以来的鼎盛时期，社会声望也得到显著提高。
1953年山东工学院改由中央高教部直接领导。此时，正值国家“一五”计划第一年，中央鉴于大规模的、有计划的经济建设已经开始，为使高等学校院系分布进一步趋于合理，人力物力的使用更为集中，各类专门人才的培养目标更为明确，决定继续进行专业调整。1953年8月7日，中央高教部下达调整方案，山工拖拉机专业改为汽车本科专业；无线电通讯广播本科调入南京工学院；有线电专修科调入交通大学（上海交大）；汽车维护与检修专修科停止招生；化工系停办，无机物工学本科专业调入华东化工学院；设在上海的华东交通专科学校撤消，该校机械科调入山工金工专修科和热处理专修科。调整后山东工学院设机械、电机、自动车3个系，设机械制造工艺（本科）、汽车制造（本科）、发电厂配电网及联合输电系统（本科和专修科兼有）、金属切削加工（专修科）、金属热处理（专修科）6个专业。1954年12月31日，中央高教部、机械工业部联合发出通知，以交通大学、华东工学院、山东工学院等三校所有汽车专业的师资、设备、学生为基础，组建长春汽车拖拉机学院（后为吉林工业大学）。根据通知要求，1955年暑期，山东工学院自动车系调往长春，1955年暑期，苏南工业专科学校铸工专修科调入山工。
1956年暑期学校增设金属压力加工及机器、铸造工艺及机器，电机及电器3个新专业，金属热处理专修科改为本科，其他专修科停办，加上此前新设的机床与刀具专业全校共有2个系、7个本科专业；成立夜大学部，设机制工艺、发电厂2个专业，第一届招生91名。
为了加强师生的政治思想工作， 1952年5月31日，学校成立政治辅导处，下设组织、宣教、青年3个职能科，分管组织、宣传、青年教师工作。同时各系设政治辅导员1人，具体负责全系师生政治理论学习的组织检查，协助党组织进行政治思想教育。政治辅导处针对全校师生思想情况，结合国内形势，经常采用时事报告、组织讨论及通过《山工校刊》（《山东工大报》前身，1953年1月开始出版）、广播、黑板报等多种途径，进行时事政策教育，在学生中开展学习目的、学习纪律、热爱劳动、热爱专业、共产主义道德品质的教育。这些措施对师生政治觉悟的提高和树立共产主义远大理想起到了很好的作用。
1956年5月19日，中国共产党山东工学院第一次党员代表大会召开，出席大会的57名代表，代表全校428名师生党员。会上丁宗岳代表上一届党委作了《为坚决贯彻党对知识分子的政策，保证教学任务的完成，向科学进军而奋斗》的报告。这次大会始终贯穿了批评与自我批评精神，检查了建校以来在贯彻中央知识分子政策中存在的问题，批判和揭露了学校党内存在的问题及个别党委委员在工作、生活中存在的缺点错误。大会活跃了党内民主生活，增强了党的团结，健全了党的民主制度，为加强党的领导创造了良好的条件，为更好的贯彻党的决议提供了组织保证。会议选举产生了新一届党的工作领导集体，经上级批准，丁宗岳担任本届党委会书记，王铁生、向旭为副书记。 1959年8月26日，山东工学院第二次党代会召开，丁宗岳当选为新一届党委书记，孔真、侯淑平当选为副书记。在党建方面，1951年全校只有1个党支部，40名党员，1959年全校有4个党总支，42个党支部，党员人数达到472名。全校教职工797人，其中教师286人，在校学生达3309人。1951年到1959年已毕业学生2435名，共完成科研项目218个，科研论文128篇，读书报告80余篇，校园占地面积344322平方米，建筑面积86161平方米，图书馆藏书261600册。
1959年初机械、金属工艺、电机3个系专业达到15个。1959年底又新增4个系、17个专业，原机械制造系与金属工艺系合并为第一机械系，新增第二机械系、无线电电子学系、数学力学系、理化系，这样学校设有6个系32个专业。
山东工学院成立后，科研工作有了长足的进展。1954年6月3日，学校第10次院务委员会通过了开展科学研究工作的决定，科研工作被正式提上议事日程。从1951年到1955年，共完成科研项目16个， 1956年，共完成科研项目15个。教务长刘先志为某厂设计的“发汽收热器”为该厂解决了生产中的关键问题，他的《液下周期激励所引起的波浪形状》一文被苏联《机械力学》杂志转载。为加强对学校科研工作的领导，保障科研工作的顺利进行，1956年4月17日，学校科学研究部成立。为了进一步推动学校教学科研工作的发展，向社会及时宣传推广学校的科研成果，扩大学校的社会影响，10月，《山东工学院学报》创刊发行。1958年9月，研制成功一台400周交流计算台、一台C610－山工型无级变速车床和陀螺仪。10月18日试制成功我省第一台模拟电子计算机，数字计算机、模拟电子计算机、程序控制机床等成果达到先进水平。11月，中国科学院山东分院机械动力、自动化、力学3个研究所在山工成立。
1958年山东工学院重归山东省领导。1961年山工调整为5个系20个专业，这5个系分别是第一机械系、第二机械系、电机系、无线电系、数理系。从1962年，学校下马了精密仪器、电真空技术、无线电部件与材料、应用物理、应用化学和计算数学6个专业，停办汽车拖拉机、工程力学专业，焊接工艺设备专业暂不招生。最后全校保留11个专业，即机械制造工艺及设备、内燃机、热能动力装置、电厂电力网及电力系统、电机电器、工业企业电气化、无线电技术、焊接工艺及设备、热处理、铸造、锻压。
1961年9月15日中共中央批准发布、试行《教育部直属高等学校暂行工作条例（草案）》（简称《高校六十条》）。 根据《高校六十条》的有关规定，学校领导体制由以前的“党委领导的院务委员会负责制”改为“党委领导下的院长为首的院务委员会负责制”。1963年9月9日，原济南工学院的“农田水利工程系”正式调入山工，改名为“水利工程系”，同时调入教职工50人。11月，学校撤销数理系，改设基础教学部。
学校于1965年暑期首次招收研究生4名，担任研究生导师的是艾兴、孟繁杰、侯博渊，“文化大革命”开始后停止招收研究生。学校历来重视学生自立能力的培养和艰苦朴素、扎实勤奋作风的养成，自学校诞生以来，广大青年学生一直在学校建设中起着重要作用，无论是建校之初，还是60年代，从一号至七号教学楼到游泳池、北校门的施工工地上，都有他们辛勤劳动的身影。学校的学生工作曾得到郭沫若、钱学森等科学家的关怀，他们先后致信院刊编辑部，参加同学们关于“今天的大学生应当做什么”的讨论，提出了对政治与业务、红与专关系的看法。这次大讨论由山东工学院在校生发起，在全国范围内展开，产生了很大影响。 1966年5月到1976年10月，在中国发生了长达10年的“文化大革命”。高等学校作为重灾区，遭受到严重的挫折和损失。从1966年“文化大革命”开始，学校各造反组织之间的派性斗争几乎不断，整个学校完全处于一种无政府状态，
“文革”结束以后，学校的领导机构、系科组织、专业设置随着形势变化进行了相应的调整。1978年3月20日，经省文委批准，撤销学校政治部、教革部、后勤部，重设党委办公室、组织部、宣传部、统战部、人事处、教务处、科研处、生产处、保卫处、总务处、院工会。民盟、九三学社相继恢复组织活动。《山东工学院学报》、《山东工学院院刊》相继复刊出版。
1977年11月，学校恢复基础课教学部和各系教研室。1978年3月，第一、第二、第三机械系重新合并为第一机械系、第二机械系。1978年9月，学校增设机械设计、计算机、继电保护、数学4个专业。1978年冶金系停办，1983年8月恢复水利工程系。1983年9月，增设家用电器和工业热能利用专业。1983年，学校14个学科招收了硕士研究生，其中6个学科拥有硕士学位授予权。
1978年，全校有36项科研项目取得了阶段性成果，写出学术论文58篇。这一年3月召开的全国科学大会上，学校研制的半导体继电保护装置、稀土高铝耐热铸铁、电子束曝光机、短波终端机4项成果获奖，刘先志教授、马长贵副教授被评为先进个人。在1979年省科研成果授奖大会上，学校有20项科研成果获奖。1980—1981年全校14项科研成果通过鉴定，其中2 项达到或接近当时国际水平，9项达到国内水平，3项填补省内空白，有13个科研项目获省级一、二、三等奖。1982年，有8项科研成果获省部级奖励，14篇论文获得山东省自然科学优秀论文奖。1983年有34项科研成果获得各级奖励。
1981年3月，学校被省政府确定为省属重点院校，9月，机械制造工艺及设备专业、电力系统及自动化专业被确定为省属高校重点专业，11月3日，国务院学位委员会批准机械制造、机械学、金属材料及热处理、工程热物理、内燃机、电力系统及其自动化6个专业学科拥有硕士学位授予权。12月，学校被国务院学位委员会批准为首批拥有学士学位授予权的学校之一。
